ITER边校正场线圈测试冷屏结构设计与数值模拟北大核心CSCD

针对国际热核聚变实验堆(ITER)边校正场线圈测试过程的重要装置-冷屏进行结构设计、理论计算与数值模拟。选择的冷屏面板材料为6061铝合金;确定的冷却管截面为外方内圆的结构型式,其布置间距为450 mm;采用的为G10复合材料加工而成的多层叠片式柔性结构支撑件。为验证设计合理性,对冷屏各部件进行仿真分析,并通过理论计算得出冷屏表面热负荷大小,最后利用有限元方法对冷屏整体结构传热性能进行数值模拟。结果表明:冷屏部件结构强度满足材料屈服极限;热负荷理论计算结果符合技术要求;冷屏表面温度分布均匀。此设计为后续边校正场线圈测试过程提供了理论参考和技术支撑。     

励磁线圈磁场约束金属射流变形的作用机理研究

为探究励磁线圈磁场对金属射流变形的作用机理,提出了励磁线圈脉冲磁场作用下,金属射流中感应电流密度、磁感应强度及电磁力密度分布的理论模型,建立了励磁线圈约束金属射流的有限元模型,进行了电磁-温度-结构多物理场耦合分析,最后进行了试验验证。结果表明,励磁线圈磁场能够对金属射流进行有效约束,电磁力做功和欧姆热效应的累积,引起金属射流发生有效变形,使金属射流整体更加均匀,进而可延缓金属射流劲缩部分断裂的过程,增强破甲弹对目标的侵彻穿深能力。     

导电圆形薄板的磁弹性动力响应特征

基于电-磁-力多场耦合理论,研究了在激励线圈下导电圆形薄板的磁弹性动力响应问题。首先由麦克斯韦方程组与广泛用于导电结构和超导结构涡电流计算的T法,得到了圆形薄板的涡电流控制方程及电磁力表达式,给出了线圈磁场的表达式和分布特征。然后采用有限元方法,数值模拟了激励线圈下导电圆板的涡电流密度分布和横向磁体力的动力响应,给出了振幅随脉冲参数及外加电流的变化关系。     

强磁体结构的磁场和应力同步分析方法

在强磁体结构中，电磁力是主要载荷。由于磁场计算和结构分析属不同学科，这两部分研究一般都是孤立地、分别进行的。本文指出了这样研究的弊病，提出了磁场和应力同步分析的方法。并以中国ＨＬ－１托卡马克磁体为例，采用有限元应力分析和三维磁场计算同步进行的方法，得到了托卡马克环向场线圈的磁体力、应力和变形分布。     

低频磁场探头的校准装置

针对目前国内还没在环境监测中广泛使用的低频磁场探头进行计量的检定规程或者校准规范,设计了一套频率范围从1 Hz～100 kHz的低频磁场探头校准装置。根据理论推导,确定所设计磁场线圈半径产生磁场强度大小,并根据磁场线圈产生的中心磁场均匀性的要求计算得出该装置所能校准的磁场探头最大半径尺寸,并将线圈模型在MATLAB中进行仿真计算。仿真结果表明线圈产生的磁场强度与理论计算结果和实测数据吻合较好。最后对溯源后的EHP-50磁场探头进行数据测试与分析。实验数据表明,该校准装置可以用于1 Hz～100 kHz的低频磁场探头校准,并给出了校准不确定度。     

新型线圈加载的管件电磁胀形电磁力及成形性分析

为了解决传统线圈管件电磁胀形轴向变形不均匀的问题,提出了新型线圈管件电磁胀形方法。首先在COMSOL软件中构造管件电磁胀形二维轴对称电磁-结构耦合模型,从轴向磁通密度、径向电磁力和变形轮廓三个方面,将新型线圈与传统线圈电磁胀形进行对比。结果显示,采用该线圈,可为管件提供凹形分布的径向电磁力,即在管件端部施加较大的径向电磁力,且中部的电磁力满足管件胀形需求,使得轴向变形均匀性提高了2.3倍。显然这种方法能够有效克服传统管件电磁胀形中存在的轴向变形不均匀问题,推动了电磁成形技术在工业的应用。      

大功率消磁线圈受力分析与计算

大功率消磁线圈在运行中会受到较强电磁力的作用，客观地分析和计算电磁力的大小及分布情况，是设计和建造大型消磁站的一项基础性的工作。文中从电磁场基本原理出发，应用张量理论分析、计算了大功率消磁线圈的受力情况，对于设计和建造大型消磁站具有参考作用。     

四点支撑悬浮平台结构强度、温升计算分析

该文主要通过ANSYS有限元分析软件进行四点支撑悬浮平台的结构强度、线圈温升计算分析,对四点支撑悬浮平台的结构进行优化设计。在设计过程中,用铜导线缠绕的线圈所产生的悬浮力减去自身的重量。通过温升计算,将线圈材料改为铝材,因为其密度较低,所以设计出的四点支撑变形较小,有利于更好地检测悬浮距离。而后期则对四点支撑悬浮平台进行了试验,为磁悬浮车辆的设计积累了经验,希望能为相关人员起到一定参考价值。     

温度对平板电磁成形中电磁力影响的数值分析

为了确定高温电磁成形技术中温度对电磁力的影响,采用ANSYS软件对不同温度下板坯中的电磁力进行了模拟.采用霍尔器件测量了常温下线圈-工件间隙的磁感应强度,验证了电磁力的分布规律.模拟结果表明,工件均温时,随温度升高,轴向电磁力峰值减小,负径向电磁力峰值增大.较高温度下轴向力峰值的下降速率小于较低温度情况.工件非均温时,工件中涡流密度较大位置和电磁力峰值位置向低温区偏移.工件存在高斯温度分布时,电磁力的分布特征与常温下相似.     

利用实测特征值校正结构劲度矩阵

利用结构实测的特征值参数对反演或计算得到的劲度矩阵进行校正,以便修正结构高阶特征值和特征向量,以计算特征值与实测特征值的差构造残差向量,根据最小二乘法原理确定校正参数因子,给出了有关校正迭代计算公式,算例表明本文方法具有较高精度。     

线圈测量仪匝数示值测量结果的不确定度评定

本文根据JJF（闽）1024-2008《线圈测量仪校准规范》对线圈测量仪I匝数的示值进行测量,并对测量过程中不确定度的来源进行分析,对各分量进行了详细量化,计算出该分析方法的合成标准不确定度,并给出结果的扩展不确定度。     

两类鞍形线圈产生磁场均匀性效能的研究

以毕奥-萨伐尔定律在笛卡尔直角坐标下对两种鞍形匀场线圈进行数学建模,通过对两种轴对称线圈单组的数值分析得出线圈系统在径向磁场分布的一般特征,在理论计算获得线圈最佳结构下利用Matlab优化结构参数。对比了这两类鞍形线圈在轴上和空间立方体的磁场均匀区大小及与中心磁场的相对偏差。并给出了这两种线圈磁场相对偏差ε≤1%的有效匀场空间区域,为主动屏蔽系统的线圈类型选择提供了参考依据。     

使用AFM测量纳米尺度线宽的不确定度研究

针对Nanoscope Ⅲ型原子力显微镜,进行了纳米尺度线宽测量的不确定度分析。提出一个线宽测量的误差校正步骤,确定并分析了影响测量结果不确定度的4方面因素。根据实验和测量过程,分析和计算得到被测样品的线宽值、不确定度分量以及合成不确定度。     

长条型非球面反射镜轻量化及支撑结构优化研究

针对轻型光学空间遥感器的长条型非球面反射镜,首先进行了轻量化研究,然后针对支撑结构的初步设计方案,采用有限元法进行了静力学分析和计算,以对镜面面型精度的影响为评价指标,进行了有效的多次迭代优化,最终确定了满足要求的支撑结构方案。     

中低速磁悬浮列车悬浮间隙控制

该文利用基尔霍夫定律分析了电涡流间隙传感器的等效电路,得出间隙传感器检测线圈输出电压的变化和悬浮间隙变化的关系,并以此为原理建立了中低速磁悬浮列车轨道间隙控制模型,并对模型中的部件功能进行了详细说明,根据悬浮力和车辆重量的变化关系,利用控制算法计算悬浮电磁力—电磁铁电流—悬浮间隙之间的关系,分析悬浮控制模型对悬浮间隙的控制方式,从而验证所建模型的合理性、可靠性和可行性。     

基于Maxwell 3D的汽车空调压缩机电磁离合器电磁力仿真研究

以SEBX15汽车空调压缩机为设计原型,应用Ansoft Maxwell对基于三维静磁场的汽车空调压缩机电磁离合器的电磁力进行仿真计算,旨在研究线圈安匝数、气隙、吸盘隔磁槽槽宽、间距和内圈半径等几个因素对电磁离合器所产生的电磁力的影响,为汽车空调压缩机电磁离合器的设计和选配工作提供理论依据。     

放电时序对双向加载式管件电磁翻边的影响

目的 研究放电时序对翻边变形的影响规律,提高成形能力.方法 以双向加载式管件电磁翻边系统为研究对象,建立基于电路-磁场-固体力学耦合的仿真模型,针对放电时序的变化,详细分析驱动电流、电磁力和翻边变形受到的影响,揭示其作用机理.结果 与常用的同时放电相比,最佳的时序放电在保证脉冲时间一致性的同时,将径、轴向线圈电流峰值分别提高11.6％和降低12.4％,最终使径、轴向电磁力峰值分别提高18.8％和6.8％,翻边角度提升约30％,显著提升了系统的翻边能力.结论 控制放电系统开关时刻改变放电时序,可以使放电能量在线圈间发生转移,影响线圈中的驱动电流波形,从而提高电磁力大小并改善其径轴向分量的比例关系,显著增强电磁系统的成形能力.     

电磁力控制翼型体边界层流动的研究

在低Re数条件下,对流向电磁体积力影响翼型体表面边界层流动过程进行了数值模拟.在无量纲形式的不可压缩Navier-Stoke方程中考虑了可以控制电磁力大小和分布的电磁力源项,并把计算结果与实验测量结果进行了比较,发现两者符合较好.同时对不同电磁力大小和分布影响翼型表面边界层流动的规律进行了探讨,其结果表明,较大的电磁力和更加集中于翼型表面的电磁力分布可以很好地消除涡结构,抑制边界层分离进而达到提高升阻比的效果.     

大行程磁液变形镜的线性响应特性分析

波前校正器的行程是影响其校正能力的关键因素,现有固态变形镜的变形行程较小,还不能完全满足自适应光学系统对光波畸变的校正能力要求。针对该问题,本文提出并设计一种大行程磁液变形镜系统,通过Maxwell 线圈和微小电磁驱动线圈产生的磁场来控制磁液变形镜的镜面变形,可提供高达100μm 以上的变形行程。本文首先建立了磁液变形镜线性解析模型,然后采用多物理场有限元仿真软件COMSOL对通电Maxwell线圈和微线圈产生的磁场进行仿真分析,并结合 MATLAB 数值仿真软件,对大行程磁液变形镜的响应特性进行仿真分析,最后基于制作的磁液变形镜原型样机对仿真结果进行实验验证,结果验证了镜面线性解析模型的正确性,在Maxwell线圈产生的均匀磁场中,向微电磁线圈输入微小电流即可产生100μm以上的大行程镜面变形。     

利用高速振动降低零件回弹及蒙皮件制造——电磁成形技术的新应用

目的 为了解决传统大型蒙皮成形需要大型装备及零件回弹大的问题,提出带弹性垫的蒙皮件电磁渐进成形新方法.方法 通过电磁线圈放电,材料在磁压力和弹性垫的反弹力作用下出现高速振动,消除零件回弹.采用ANSYS和ABAQUS有限元分析软件分别进行电磁场和结构场模拟,分析有无弹性垫、线圈结构和放电位置对蒙皮成形质量的影响规律.结果 在无弹性垫的条件下对板料进行冲击,板料上的塑性应变几乎没有变化.如果采用螺旋方形线圈和带弹性垫的成形工艺,虽然板料上的塑性应变增加,但是线圈正对板料区域出现1.5 mm的鼓包.采用电磁屏蔽方法调整板料上的电磁力分布和材料流动,当线圈在6个位置多次放电后,板料回弹明显减低,并且零件表面光滑.结论 在模拟得到的最佳工艺参数下,建立了实验装置,实验结果与模拟一致.